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芯片原理与量子力学

2023-10-20

许多文盲认为量子力学只是一个数学游戏,没有任何实用价值。哈哈,我们给电脑芯片找个祖宗吧,请看一下演示:

许多文盲认为量子力学只是一个数学游戏,没有任何实用价值。哈哈,我们给电脑芯片找个祖宗吧,请看一下演示:

导体,我们可以理解,绝缘体,我们也可以理解。小伙伴们第一次被物理搞糊涂了,恐怕就是半导体了。因此,我将代表全体物理老师偿还这笔债务。

当原子形成固体时,有许多相同的电子混合在一起,但量子力学认为两个相同的电子不能停留在同一轨道上。因此,为了防止这些电子在同一轨道上争斗,许多轨道分裂成几个轨道。由于如此多的轨道挤在一起,它们意外地靠得更近,变成了宽大的轨道。这种由许多细轨道挤压在一起形成的宽轨道称为能带。

一些宽轨道挤满了电子,使它们无法移动。一些宽轨道非常空,允许电子自由移动。电子可以移动并且在宏观上看起来可以导电。相反,如果电子不能移动,它们就不能导电。

好吧,我们简单点,不提“价格带、全带、禁带、引导带”的概念了。准备把注意力集中在圆圈上!

有些满轨道距离空轨道太近,电子可以毫不费力地从满轨道移动到空轨道,从而使它们能够自由移动。这是一个导体。一价金属的导电原理略有不同。

但两个宽轨道之间通常存在间隙,电子无法单独穿过它,因此它们不导电。但如果间隙的宽度在5 ev以内,给电子添加额外的能量也可以穿过空轨道并在其上自由移动,这是导电的。这类能隙宽度不超过5ev的固体有时导电,有时不导电,因此称为半导体。

如果差距超过5ev,那么基本上就得叫停了。正常情况下,电子不能穿过,是绝缘体。当然,如果能量足够大,别说是5ev的差距,就算是50ev也能跑过去,比如高压电突破空气。

至此,量子力学发展起来的能带论已基本成型。能带理论系统地解释了导体、绝缘体和半导体之间的本质区别,这些区别取决于满轨道和空轨道之间的间隙,从学术上讲,取决于价带和导带之间的带隙宽度。

当原子形成固体时,有许多相同的电子混合在一起,但量子力学认为两个相同的电子不能停留在同一轨道上。因此,为了防止这些电子在同一轨道上争斗,许多轨道分裂成几个轨道。由于如此多的轨道挤在一起,它们意外地靠得更近,变成了宽大的轨道。这种由许多细轨道挤压在一起形成的宽轨道称为能带。

一些宽轨道挤满了电子,使它们无法移动。一些宽轨道非常空,允许电子自由移动。电子可以移动并且在宏观上看起来可以导电。相反,如果电子不能移动,它们就不能导电。

好吧,我们简单点,不提“价格带、全带、禁带、引导带”的概念了。准备把注意力集中在圆圈上!

有些满轨道距离空轨道太近,电子可以毫不费力地从满轨道移动到空轨道,从而使它们能够自由移动。这是一个导体。一价金属的导电原理略有不同。

但两个宽轨道之间通常存在间隙,电子无法单独穿过它,因此它们不导电。但如果间隙的宽度在5 ev以内,给电子添加额外的能量也可以穿过空轨道并在其上自由移动,这是导电的。这类能隙宽度不超过5ev的固体有时导电,有时不导电,因此称为半导体。

如果差距超过5ev,那么基本上就得叫停了。正常情况下,电子不能穿过,是绝缘体。当然,如果能量足够大,别说是5ev的差距,就算是50ev也能跑过去,比如高压电突破空气。

至此,量子力学发展起来的能带论已基本成型。能带理论系统地解释了导体、绝缘体和半导体之间的本质区别,这些区别取决于满轨道和空轨道之间的间隙,从学术上讲,取决于价带和导带之间的带隙宽度。


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